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[우주로 가는 기업들]④차세대 발사체 개발 나서는 일본, 소형발사체 문 두드리는 중국

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2018년 10월 29일 13:00 프린트하기

일본항공우주연구개발기구(JAXA)와 미쓰비시중공업이 개발, 운영하는 발사체 H-IIB의 두 번째 발사 장면. H-IIB는 국제우주정거장에 보낼 보급선을 쏘아올리는 게 주임무다. -사진 제공 NASA
일본항공우주연구개발기구(JAXA)와 미쓰비시중공업이 공동 개발한 두 번째 H-IIB 로켓이 힘차게 하늘로 솟구쳐 오르고 있다. H-IIB는 국제우주정거장(ISS)에 보낼 보급선을 쏘아올리는 게 주임무다. -NASA 제공

9월 23일 일본 미쓰비시중공업은 다네가시마 우주기지에서 자사의 최신 우주 발사체 H-IIB의 일곱 번째 발사에 성공했다고 밝혔다. 국제우주정거장(ISS)에 보낼 보급선 ‘HTV7’를 보내는 임무였다. H-IIB는 앞선 발사체 모델인 H-IIA를 개조해 탑재체 중량을 1.5~2배 늘린 발사체로, 국제우주정거장에 보내는 HTV를 쏘아올리는 게 핵심 임무다. 지금까지 7번의 발사 모두 HTV를 쏘아 올렸으며, 일부 발사 때는 남는 공간에 어른 주먹 만한 초소형 위성인 큐브샛을 넣어 올렸다. 지금까지 미국과 베트남, 브라질, 덴마크 등의 큐브샛을 올렸다.

 

미쓰비시중공업은 일본항공우주연구개발기구(JAXA)로부터 기술 이전을 받아 2007년부터 H-IIA를, 2013년부터 이를 좀더 대형화한 H-IIB 발사 서비스를 운영하고 있다. 현재까지 H-IIA는 39번 발사해 38번, H-IIB는 7번 전부 성공해 높은 신뢰성을 보여주고 있다. JAXA와 미쓰비시중공업 사이의 협업은 잘 이뤄지고 있어서, 미쓰비시는 대부분의 H-IIA 임무와 모든 H-IIB 임무를 JAXA의 탑재체를 올리는 데 할애하고 있다.

 

JAXA와 미쓰비시중공업은 최근 차세대 발사체 H3를 개발하고 있다. 후나코시 유사케 JAXA H3 프로젝트팀 엔지니어는 지난 2일 독일 브레멘에서 열린 국제우주대회(IAC)에서 “H3의 1단에 사용할 새 액체 엔진으로 LE-9엔진을 개발중”이라며 “10월 초까지 개발모델(EM) 두 기의 연소시험을 각각 270, 1240초 실시했고, 내년에 인증모델(QM) 두 기를 완성한 뒤 2020년 첫 발사를 할 계획”이라고 밝혔다.


일본이 LE-9 엔진을 개발하는 가장 중요한 이유는 가격 경쟁력 때문이다. 튼튼하며 자동화된 엔진을 개발하는 데 현재 많은 신경을 쓰고 있다. 미하라 요리치카 미쓰비시중공업 엔지니어는 "부품 수는 30% 줄이고 전자 밸브를 채택해 조작을 쉽게 만들고 있다"고 밝혔다. JAXA와 미쓰비시중공업의 협력도 이어져서, JAXA가 개발을 이끌고 미쓰비시중공업이 설계와 분석, 조립, 검증 등 구체적 개발을 진행하고 있다. 


H3 개발의 또 하나의 이유는 최근 우주 발사체 시장의 트렌드 중 하나인 ‘고객의 수요’에 빠르게 대처하기 위해서다. 미하라 박사는 “고객이 위성 발사 사업을 할 때 유연하게 대처할 수 있도록 계약 뒤 1년 이내에 발사를 하는 시스템을 개발중”이라고 밝혔다. 그는  “최근 10번의 H-IIA 및 H-IIB 발사 경험을 보면, 정시 발사가 90%였다”며 “이런 고객지향적 신뢰성을 H-3에서도 이어가도록 할 예정”이라고 말했다.

 

일본의 소형발사체 스타트업 ′인터스텔라 테크놀로지′의 과학로켓 ′모모′ 상상도. - 사진 제공 인터스텔라 테크놀로지 홈페이지
일본의 소형발사체 스타트업 '인터스텔라 테크놀로지'의 과학로켓 '모모' 상상도. - 사진 제공 인터스텔라 테크놀로지 홈페이지

일본은 소형발사체에서도 민간 기업이 활약하고 있다. 이들의 뿌리는 JAXA가 1960년대부터 시작한 과학로켓(사운딩 로켓)에서 시작된다. 1965~1972년 사이에 13차례 발사된 1단 고체 연료 추진 과학로켓 S-160을 시작으로, S-210, S-31, S-520로 꾸준히 이어져 왔다. 210, 310, 520은 각각 이 발사체의 지름(mm)으로, 시대가 갈수록 점차 규모가 커졌음을 알 수 있다. 하지만 이 가운데 가장 큰 S-520도 길이가 9m에 불과해 소형으로 분류된다. 

 

현재 가장 주목 받는 로켓은 S-520을 2단 또는 3단으로 개조한 SS-520이다. 20년 전인 1998년 처음 개발돼 시험발사를 했다. 2000년 두 번째 발사를 한 뒤 오랫동안 명맥이 끊겨 발사가 이뤄지지 않았는데, 최근 3단으로 개조돼, 소형 과학위성인 큐브샛을 두 차례 발사했다. 2017년 발사된 SS-520 4호는 큐브샛을 제 궤도에 올리지 못하며 실패했지만, 올해 2월 발사된 5호는 ‘다스키’라는 큐브샛을 근일점 180㎞, 원일점 2000㎞인 타원궤도에 올리며 임무를 성공했다. 


SS-520 등 S 시리즈는 현재 일본의 민간 우주발사체기업 ‘IHI 에어로스페이스’가 전담하고 있다. 오쓰카 히로히토 IHI에어로스페이스 수석엔지니어는 “SS-520 5호는 SS-520을 바탕으로 했지만, 2단과 3단 접합부 구조 등 많은 부분에 새로운 기술이 들어갔다”며 “기네스 기록이 인정한 세계 최소형 궤도 진입 로켓”이라고 말했다. 

 

홋카이도에 본사와 발사장을 두고 있는 또다른 민간 소형발사체 기업 인터스텔라 테크놀로지는 2006년부터 액체산소와 연료를 사용하는 준궤도 과학로켓 ‘모모’를 개발하고 있다. “모든 사람이 우주에 접근할 수 있게 하자”는 모토로 1단 로켓을 개발해 두 차례 시험발사도 했다. 이 회사는 원래 엔지니어와 작가, 예술가 등이 모여서 시작됐다. 취미가 진지하게 발사체를 개발하는 기업이 된 데에는 과학로켓을 오랫동안 개발하고 발사해 온 일본의 과거 경험이 큰 자산이 됐다.

 

취미로 시작했지만, 개발 과정은 진지하다. 현재 소형 발사체 시장에서는 '1회 발사 비용을 합리화해야 살아남을 수 있다'는 절박한 인식이 널리 퍼져 있다. ‘기업으로서’ 시장의 고객을 사로잡기 위해서다. 소비자가 원할 때 빠르게 제조해 실패 없이 발사해야 한다. 가나이 류이치로 일본 인터스텔라 테크놀로지 프로젝트매니저는 “1회 발사에 드는 비용을 500만 달러(약 56억 원)로 줄이면서도 안정적으로 발사하고자 역량을 집중하고 있다”고 말했다.

 
인터스텔라테크놀로지는 시험발사를 계속하고 있다. 지난해 7월 실시한 모모 1호기는 발사 뒤 66초간 비행했지만, 원격 측정이 끊어져 긴급 정지를 했고, 로켓은 예정된 구역에 낙하했다. 올해 6월 실시한 두 번째 발사는 발사 직후 엔진이 정지하면서 로켓이 바로 추락해 실패했다. 가나이 매니저는 “현재 2회 발사 실패를 분석 중이며 3호기 개발에 돌입한 상태”라고 말했다.

 

중국의 민간 소형발사체 개발기업 린드스페이스가 27일 실시한 첫 발사 장면. 마지막 3단에서 문제가 생겨 위성을 궤도에 올리는 데에는 실패했다. - 사진 제공 랜드스페이스
중국의 민간 소형발사체 개발기업 린드스페이스가 27일 실시한 첫 발사 장면. 마지막 3단에서 문제가 생겨 위성을 궤도에 올리는 데에는 실패했다. - 사진 제공 랜드스페이스

중국도 민간 우주기업 설립에 적극적이다. 우주항공 매체인 ‘스페이스 뉴스’에 따르면, 중국은 2014년 정부가 소형발사체와 소형 위성에 민간 자본 진입을 허용한 이래 현재까지 10여 개에 민간기업이 설립돼 활동 중이다. 대부분이 엔진 개발 등 기초연구에 몰입하고 있지만, ‘원스페이스’나 ‘아이스페이스’ 등 일부 기업은 엔진 개발을 끝내고 체계종합을 하며 시험 발사를 계획하고 있다.

 

가장 도전적인 기업은 지난 27일 첫 상업발사를 시도한 랜드스페이스다. 2015년 베이징에서 설립된 스타트업인 랜드스페이스는 27일 오후 4시 자체 개발한 3단 소형 발사체 ‘주췌(주작)-1’을 고비사막에 위치한 지우취안 위성발사센터에서 발사했다. 중국의 올해 30번째 로켓 발사이자, 첫 민간발사체 기업의 발사여서 큰 주목을 받았다. 당시 주췌-1에는 중국 CCTV에 방영될 과학프로그램을 위한 소형 위성 ‘웨일라-1’이 탑재돼 있었다.

 

큰 주목을 받았지만, 아쉽게도 주췌-1은 마지막 3단 로켓의 페어링 분리가 제대로 되지 않으며 실패했다. 발사 직후 장창우 랜드스페이스 CEO는 CCTV와의 인터뷰에서 “전 과정을 통해 많은 것을 습득했다”며 "빠른 시일에 발사 전과정 데이터를 확보, 분석해 공개하겠다"고 말했다.

 

길이 19m, 지름 1.3m에 무게 27t의 고체 추진 발사체인 주췌-1은 이번달 초 독일 브레멘 국제우주대회에서도 부스와 함께 개발 현황을 공개해 큰 관심을 받았다. 특히 미래에 중대형 발사체 시장까지 진출할 뜻을 밝혔다. 현재 개발 중인 2단 로켓 주췌-2는 액체 메탄과 액체산소를 쓴다. 길이 48.8m에 지름 3.35m, 2000㎏의 탑재체를 500㎞상공에 올릴 수 있다. 리샤 션 랜드스페이스 수석 세일즈매니저는 “대형 발사체용 80t 추력 엔진을 개발해 시험을 마쳤다. 2020년에는 대형 발사체 상업발사도 시작할 것”이라고 말했다. 

 

첫 발사 실패가 랜드스페이스에 타격을 가져올 타격은 짐작하기 어렵다. 아무리 도전적이고 기술력이 좋아도 실패를 피할 수 없다는 사실이 다시 한번 명확해졌다. 하지만 역설적으로 상업발사를 시도해 첫 실패를 기록할 정도로 민간기업과 상업발사시장이 무르익었다는 반증이기도 하다.

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